Mesone

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Il decadimento di un kaone (K+) in tre pioni (2 π+, 1 π⁻) è un processo che coinvolge sia le interazioni deboli che quelle forti.

Le interazioni deboli : l'antiquark strange (s) del kaone trasmuta in un antiquark up (u) tramite l'emissione di un bosone W+, il quale decade consequenzialmente in un antiquark down (d) e un quark up (u).

Le interazioni forti : un quark up (u) emette un gluone (g) che decade in un quark down (d) e un antiquark down (d).

In fisica delle particelle, i mesoni sono un gruppo di particelle subatomiche instabili composte da un quark e un antiquark.

Indice

Caratteristiche [modifica]

I mesoni fanno parte della famiglia degli adroni e avendo spin intero sono bosoni. In quanto tali non sono soggetti al principio di esclusione di Pauli e di conseguenza possono agire come particelle che mediano la forza a brevi distanze e svolgere un ruolo nei processi di interazione nucleare. Poiché sono composti da quark, i mesoni partecipano sia all'interazione debole che a quella forte. Quelli con carica elettrica partecipano anche all'interazione elettromagnetica.

La combinazione dei mesoni pseudoscalari (con spin=0) in disposizione a nonetto.
La combinazione dei mesoni vettori (spin=1) in disposizione a nonetto.

I mesoni si dividono in due grandi gruppi: mesoni pseudoscalari e mesoni vettori e sono classificati secondo il loro contenuto in quark, momento angolare totale, parità e varie altre proprietà come la parità C e la parità G.

Mentre nessun mesone risulta stabile, quelli di massa inferiore sono comunque meno instabili e più facili da osservare e studiare negli acceleratori di particelle o negli studi sui raggi cosmici. Essendo inoltre in prevalenza meno massivi dei barioni, l'altro grande gruppo di adroni, più facilmente di questi vengono prodotti e mostrano fenomeni ad alta energia negli esperimenti. Per esempio, il quark charm per la prima volta fu osservato nel mesone J/Psi (J/ψ) nel 1974,[1][2] e il quark bottom nel mesone upsilon (ϒ) nel 1977.[3]

Ogni mesone ha una corrispondente antiparticella (antimesone) dove i quark sono sostituiti dai loro corrispondenti antiquark e viceversa. Ad esempio, un pione positivo (π+) è costituito da un quark up e un antiquark down; e la sua antiparticella corrispondente, il pione negativo (π⁻), è costituita da un antiquark up e un quark down. Alcuni esperimenti mostrano l'evidenza di tetraquark – mesoni "esotici" costituiti di due quark e due antiquark, ma l'intera comunità dei fisici che studia le particelle non considera probabile la loro esistenza, anche se non è da escludere del tutto.[4]

Lista dei mesoni [modifica]

Le tabelle elencano tutti i mesoni pseudoscalari (JP = 0−) e vettori (JP = 1−), sia osservati che solo previsti a livello teorico.

I simboli riportati sono: I (isospin), J (momento angolare totale), P (parità), C (parità C), G (parità G), u (quark up), d (quark down), s (quark strange), c (quark charm), b (quark bottom), Q (carica), B (numero barionico), S (stranezza), C (charmness) , e B′ (bottomness), oltre a numerose particelle subatomiche.

Per le antiparticelle corrispondenti è sufficiente modificare i quark in antiquark, mutando i segni di Q, B, S, C, e B′. Le particelle con il simbolo † accanto al nome sono state previste dal modello standard ma non sono ancora state osservate. I valori contrassegnati in rosso non sono stati fermamente stabiliti tramite esperimenti, ma sono previsti dal modello a quark e sono coerenti con le misure.

Mesoni pseudoscalari [modifica]

Mesoni pseudoscalari
Nome
della
particella		 Simbolo
della
particella		 Simbolo
dell'
antiparticella		 Quark
contenuti		 Massa a riposo (MeV/c2) IG JPC S C B' Vita media (s) Comunemente decade in

(>5% di decadimento)
Pione[5] π+ π⁻ ud 139,57018 ± 0,00035 1− 0− 0 0 0 2,6033 ± 0,0005×10−8 μ+ + νμ
Pione[6] π⁰ Lo stesso \mathrm{\tfrac{u\bar{u} - d\bar{d}}{\sqrt{2}}} [a] 134,9766 ± 0,0006 1− 0−+ 0 0 0 8,4 ± 0,6×10−17 γ + γ
Mesone eta[7] η Lo stesso \mathrm{\tfrac{u\bar{u} + d\bar{d} - 2s\bar{s}}{\sqrt{6}}} [a] 547,853 ± 0,024 0+ 0−+ 0 0 0 5,0 ± 0,3×10−19 [b] γ + γ o
π⁰ + π⁰ + π⁰ o
π+ + π⁰ + π⁻
Mesone eta primo[8] η′ (958) Lo stesso \mathrm{\tfrac{u\bar{u} + d\bar{d} + s\bar{s}}{\sqrt{3}}} [a] 957,66 ± 0,24 0+ 0−+ 0 0 0 3,2 ± 0,2×10−21 [b] π+ + π⁻ + η o
(ρ⁰ + γ) / (π+ + π⁻ + γ) o

π⁰ + π⁰ + η
Mesone eta charmed[9] ηc(1S) Lo stesso cc 2980,3 ± 1,2 0+ 0−+ 0 0 0 2,5 ± 0,3×10−23 [b] Vedi modi di decadimento di ηc
Mesone eta bottom[10] ηb(1S) Lo stesso bb 9300 ± 40 0+ 0−+ 0 0 0 Sconosciuta Vedi modi di decadimento di ηb
Kaone[11] K+ K⁻ us 493,677 ± 0,016 1/2 0− 1 0 0 1,2380 ± 0,0021×10−8 μ+ + νμ o
π+ + π⁰ o
π⁰ + e+ + νe o
π+ + π⁰
Kaone[12] K⁰ K⁰ ds 497, 614 ± 0,024 1/2 0− 1 0 0 [c] [c]
Kaone breve[13] K⁰S Lo stesso \mathrm{\tfrac{d\bar{s} - s\bar{d}}{\sqrt{2}}} [e] 497,614 ± 0,024 [d] 1/2 0− (*) 0 0 8,953 ± 0,005×10−11 π+ + π⁻ o
π⁰ + π⁰
Kaone lungo[14] K⁰L Lo stesso \mathrm{\tfrac{d\bar{s} + s\bar{d}}{\sqrt{2}}} [e] 497,614 ± 0,024 [d] 1/2 0− (*) 0 0 5,116 ± 0,020×10−8 π± + e∓ + νe o
π± + μ∓ + νμ o
π⁰ + π⁰ + π⁰ o
π+ + π⁰ + π⁻
Mesone D[15] D+ D⁻ cd 1869,62 ± 0,20 1/2 0− 0 +1 0 1,040 ± 0,007×10−12 Vedi modi di decadimento di D+
Mesone D[16] D⁰ D⁰ cu 1864,84 ± 0,17 1/2 0− 0 +1 0 4,101 ± 0,015×10−13 Vedi modi di decadimento di D⁰
Mesone D strange[17] D+s D⁻s cs 1968,49 ± 0,34 0 0− +1 +1 0 5,00 ± 0,07×10−13 Vedi modi di decadimento di D+s
Mesone B[18] B+ B⁻ ub 5279,15 ± 0,31 1/2 0− 0 0 +1 1,638 ± 0,011×10−12 Vedi modi di decadimento di B+
Mesone B[19] B⁰ B⁰ db 5279,53 ± 33 1/2 0− 0 0 +1 1,530 ± 0,009×10−12 Vedi modi di decadimento di B⁰
Mesone B strange[20] B⁰s B⁰s sb 5366,3 ± 0,6 0 0− −1 0 +1 1,470+0,026×10−12

1,470−0,027×10−12

 Vedi modi di decadimento di B⁰s
Mesone B charmed[21] B+c B⁻c cb 6276 ± 4 0 0− 0 +1 +1 4,6 ± 0,7×10−13 Vedi modi di decadimento di B+c

[a] Costituzione (makeup) inesatta a causa della masse "diverse da zero" dei quark.
[b] Il PDG riporta la larghezza di risonanza (Γ). Qui invece viene data la conversione di τ = ħ/Γ.
[c] Autostato (eigenstate) forte . Nessuna durata di vita definita
[d] La massa di K⁰L e di K⁰S sono date come quella di K⁰. Tuttavia, si sa che esiste una differenza tra le masse di K⁰L e K⁰S dell'ordine di 2,2×10−11 MeV/c2.[14]
[e] Autostato debole. La composizione viene a mancare del piccolo termine della violazione del CP.

Mesoni vettori [modifica]

Mesoni vettori
Nome
della
particella		 Simbolo
della
particella		 Simbolo
della
antiparticella		 Quark
contenuti		 Massa a riposo (MeV/c2) IG JPC S C B' Vita media (s) Comunemente decade in

(>5% di decadimenti)
Mesone rho charged[22] ρ+(770) ρ⁻(770) ud 775,4 ± 0,4 1+ 1− 0 0 0 ~4,5×10−24 [f][g] π+ + π⁰
Mesone rho neutro[22] ρ⁰(770) Lo stesso \mathrm{\tfrac{u\bar{u}-d\bar{d}}{\sqrt 2}} 775,49 ± 0,34 1+ 1−− 0 0 0 ~4,5×10−24 [f][g] π+ + π⁻
Mesone omega[23] ω(782) Lo stesso \mathrm{\tfrac{u\bar{u} + d\bar{d}}{\sqrt{2}}} 782,65 ± 0,12 0− 1−− 0 0 0 7,75 ± 0,07×10−23 [f] π+ + π⁰ + π⁻ o

π⁰ + γ
Mesone phi[24] φ(1020) Lo stesso ss 1019,445 ± 0,020 0− 1−− 0 0 0 1,55 ± 0,01×10−22 [f] K+ + K⁻ o

K⁰S + K⁰L o
(ρ + π) / (π+ + π⁰ + π⁻)
J/Psi[25] J/ψ Lo stesso cc 3096,916 ± 0,011 0− 1−− 0 0 0 7,1 ± 0,2×10−21 [f] Vedi modi di decadimento di J/psi(1S)
Mesone upsilon[26] ϒ(1S) Lo stesso bb 9460,30 ± 0,26 0− 1−− 0 0 0 1,22 ± 0,03×10−20 [f] Vedi modi di decadimento di ϒ(1S)
Kaone[27] K∗+ K∗⁻ us 891,66 ± 0,026 1/2 1− 1 0 0 ~7,35×10−20 [f][g] Vedi modi di decadimento di K∗(892)
Kaone[27] K∗0 K∗0 ds 896,00 ± 0,025 1/2 1− 1 0 0 7,346 ± 0,002×10−20 [f] Vedi modi di decadimento di K∗0(892)
Mesone D[28] D∗+(2010) D∗⁻(2010) cd 2010,27 ± 0,17 1/2 1− 0 +1 0 6,9 ± 1,9×10−21 [f] D⁰ + π+ o
D+ + π⁰
Mesone D[29] D∗0(2007) D∗0(2007) cu 2006,97 ± 0,19 1/2 1− 0 +1 0 >3,1×10−22 [f] D⁰ + π⁰ o

D⁰ + γ
Mesone D strange[30] D∗+s D∗⁻s cs 2112,3 ± 0,5 0 1− +1 +1 0 >3,4×10−22 [f] D∗+ + γ o

D∗+ + π⁰
Mesone B[31] B∗+ B∗⁻ ub 5325,1 ± 0,5 1/2 1− 0 0 +1 Sconosciuta B+ + γ
Mesone B[31] B∗0 B∗0 db 5325,1 ± 0,5 1/2 1− 0 0 +1 sconosciuta B⁰ + γ
Mesone B strange[32] B∗0s B∗0s sb 5412,8 ± 1,3 0 1− −1 0 +1 Sconosciuta B⁰s + γ
Mesone B charmed † B∗+c B∗⁻c cb Sconosciuta 0 1− 0 +1 +1 Sconosciuta Sconosciuti

[f] Il PDG riporta la larghezza di risonanza (Γ). Qui invece viene data la conversione di τ = ħ/Γ}.
[g] L'esatto valore dipende dal metodo usato. Vedi la sezione dei riferimenti per ulteriori dettagli.

Note [modifica]

  1. ^ J.J. Aubert et al. (1974)
  2. ^ J.E. Augustin et al. (1974)
  3. ^ S.W. Herb et al. (1977)
  4. ^ C. Amsler et al. (2008): Charmonium States
  5. ^ C. Amsler et al. (2008): Particle listings – π+
  6. ^ C. Amsler et al. (2008): Particle listings – π⁰
  7. ^ C. Amsler et al. (2008): Particle listings – η
  8. ^ C. Amsler et al. (2008): Particle listings – η′
  9. ^ C. Amsler et al. (2008): Particle listings – ηc
  10. ^ C. Amsler et al. (2008): Particle listings – ηb
  11. ^ C. Amsler et al. (2008): Particle listings – K+
  12. ^ C. Amsler et al. (2008): Particle listings – K⁰
  13. ^ C. Amsler et al. (2008): Particle listings – K⁰S
  14. ^ a b C. Amsler et al. (2008): Particle listings – K⁰L
  15. ^ C. Amsler et al. (2008): Particle listings – D±
  16. ^ C. Amsler et al. (2008): Particle listings – D⁰
  17. ^ C. Amsler et al. (2008): Particle listings – D+s
  18. ^ C. Amsler et al. (2008): Particle listings – B+
  19. ^ C. Amsler et al. (2008): Particle listings – B⁰
  20. ^ C. Amsler et al. (2008): Particle listings – B⁰s
  21. ^ C. Amsler et al. (2008): Particle listings – B+c
  22. ^ a b C. Amsler et al. (2008): Particle listings – ρ
  23. ^ C. Amsler et al. (2008): Particle listings – ω(782)
  24. ^ C. Amsler et al. (2008): Particle listings – φ
  25. ^ C. Amsler et al. (2008): Particle listings – J/Ψ
  26. ^ C. Amsler et al. (2008): Particle listings – ϒ(1S)
  27. ^ a b C. Amsler et al. (2008): Particle listings – K∗(892)
  28. ^ C. Amsler et al. (2008): Particle listings – D*+-(2010)
  29. ^ C. Amsler et al. (2008): Particle listings – D∗0(2007)
  30. ^ C. Amsler et al. (2008): Particle listings – D*+-
  31. ^ a b C. Amsler et al. (2008): Particle listings – B*
  32. ^ C. Amsler et al. (2008): Particle listings – B*

Bibliografia [modifica]

Voci correlate [modifica]

Collegamenti esterni [modifica]

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